உயர் தொழில்நுட்ப மற்றும் கனரகத் தொழில்களில் உயர் சக்தி லேசர்களின் பயன்பாடு

கடந்த மூன்று ஆண்டுகளில், பெருந்தொற்று காரணமாக, தொழில்துறை லேசர்களுக்கான தேவையின் வளர்ச்சி விகிதம் குறைந்துள்ளது. இருப்பினும், லேசர் தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சி நின்றுவிடவில்லை. ஃபைபர் லேசர்கள் துறையில், 60kW மற்றும் அதற்கும் அதிகமான அதி உயர் சக்தி ஃபைபர் லேசர்கள் தொடர்ச்சியாக அறிமுகப்படுத்தப்பட்டு, தொழில்துறை லேசர்களின் ஆற்றலை அடுத்த கட்டத்திற்கு உயர்த்தியுள்ளன.

30,000 வாட்ஸுக்கும் அதிகமான உயர் சக்தி லேசர்களுக்கு எவ்வளவு தேவை இருக்கிறது?

பல்முனை தொடர் இழை லேசர்களைப் பொறுத்தவரை, தொகுதிகளைச் சேர்ப்பதன் மூலம் ஆற்றலை அதிகரிப்பதே ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்ட வழியாகத் தெரிகிறது. கடந்த சில ஆண்டுகளில், ஒவ்வொரு ஆண்டும் ஆற்றல் 10,000 வாட்ஸ் அதிகரித்துள்ளது. இருப்பினும், அதி உயர் ஆற்றல் லேசர்களைக் கொண்டு தொழில்துறை வெட்டுதல் மற்றும் பற்றவைத்தல் ஆகியவற்றைச் செயல்படுத்துவது இன்னும் கடினமானது மற்றும் அதற்கு அதிக நிலைத்தன்மை தேவைப்படுகிறது. 2022-ல், 30,000 வாட்ஸ் ஆற்றல் லேசர் வெட்டுதலில் பெரிய அளவில் பயன்படுத்தப்படும், மேலும் 40,000 வாட்ஸ் திறன் கொண்ட உபகரணங்கள் தற்போது சிறிய அளவிலான பயன்பாட்டிற்காக ஆய்வு நிலையில் உள்ளன.

கிலோவாட் ஃபைபர் லேசர்களின் காலத்தில், 6kW-க்கும் குறைவான ஆற்றலைக் கொண்டு, லிஃப்ட்கள், கார்கள், குளியலறைகள், சமையலறைப் பொருட்கள், மரச்சாமான்கள் மற்றும் சேசிஸ் போன்ற பெரும்பாலான பொதுவான உலோகப் பொருட்களை, தகடு மற்றும் குழாய் ஆகிய இரண்டு வகை பொருட்களிலும் 10mm-க்கு மிகாத தடிமனில் வெட்டவும் பற்றவைக்கவும் முடியும். ஒரு 10,000-வாட் லேசரின் வெட்டும் வேகம், ஒரு 6,000-வாட் லேசரின் வேகத்தை விட இரண்டு மடங்கு அதிகம், மேலும் ஒரு 20,000-வாட் லேசரின் வெட்டும் வேகம், ஒரு 10,000-வாட் லேசரின் வேகத்தை விட 60%-க்கும் அதிகமாகும். இது தடிமன் வரம்பையும் மீறி, 50mm-க்கு மேற்பட்ட கார்பன் ஸ்டீலை வெட்டக்கூடியது, இது பொதுவான தொழில்துறைப் பொருட்களில் அரிதான ஒன்றாகும். அப்படியென்றால், 30,000 வாட்களுக்கு மேற்பட்ட உயர் ஆற்றல் லேசர்களைப் பற்றி என்ன?

கப்பல் கட்டும் தரத்தை மேம்படுத்த உயர் சக்தி லேசர்களின் பயன்பாடு

இந்த ஆண்டு ஏப்ரல் மாதம், பிரெஞ்சு அதிபர் மக்ரோன், ஏர்பஸ், டாஃபே ஷிப்பிங் மற்றும் பிரெஞ்சு மின்சார விநியோக நிறுவனமான எலெக்ட்ரிசிட்டே டி பிரான்ஸ் போன்ற நிறுவனங்களுடன் இணைந்து சீனாவிற்குப் பயணம் மேற்கொண்டார்.

பிரெஞ்சு விமான உற்பத்தியாளரான ஏர்பஸ், சீனாவுடன் சுமார் 20 பில்லியன் டாலர் மொத்த மதிப்பில் 160 விமானங்களை மொத்தமாக வாங்குவதற்கான ஒப்பந்தத்தை அறிவித்துள்ளது. மேலும், அவர்கள் தியான்ஜினில் இரண்டாவது உற்பத்தி ஆலையையும் அமைக்க உள்ளனர். சீனா ஷிப்பிங் குரூப் கார்ப்பரேஷன், பிரெஞ்சு நிறுவனமான டாஃபி ஷிப்பிங் குரூப்புடன் ஒரு ஒத்துழைப்பு ஒப்பந்தத்தில் கையெழுத்திட்டது. இதில், 21 பில்லியன் யுவானுக்கும் அதிகமான மதிப்பில், வகை 2-ஐச் சேர்ந்த 16 மிகப்பெரிய கொள்கலன் கப்பல்களின் கட்டுமானமும் அடங்கும். சீனா ஜெனரல் நியூக்ளியர் பவர் குரூப் மற்றும் எலெக்ட்ரிசிட்டி டி பிரான்ஸ் ஆகியவை நெருங்கிய ஒத்துழைப்பைக் கொண்டுள்ளன; தைஷான் அணுமின் நிலையம் இதற்கு ஒரு சிறந்த உதாரணமாகும்.

30,000 முதல் 50,000 வாட்ஸ் வரையிலான உயர் சக்தி லேசர் கருவிகள், 100 மிமீ-க்கும் அதிகமான தடிமன் கொண்ட எஃகுத் தகடுகளை வெட்டும் திறனைக் கொண்டுள்ளன. கப்பல் கட்டுதல் என்பது தடிமனான உலோகத் தகடுகளைப் பரவலாகப் பயன்படுத்தும் ஒரு தொழிலாகும்; வழக்கமான வர்த்தகக் கப்பல்கள் 25 மிமீ-க்கும் அதிகமான தடிமன் கொண்ட மேல்தள எஃகுத் தகடுகளையும், பெரிய சரக்குக் கப்பல்கள் 60 மிமீ-ஐயும் கூடத் தாண்டும் தடிமன் கொண்ட தகடுகளையும் கொண்டுள்ளன. பெரிய போர்க்கப்பல்கள் மற்றும் மிகப் பெரிய கொள்கலன் கப்பல்கள் 100 மிமீ தடிமன் கொண்ட சிறப்பு வகை எஃகுகளைப் பயன்படுத்தக்கூடும். லேசர் பற்றவைப்பு வேகமான வேகம், குறைவான வெப்ப உருக்குலைவு மற்றும் மறுவேலை, உயர்ந்த பற்றவைப்புத் தரம், குறைக்கப்பட்ட நிரப்புப் பொருள் நுகர்வு மற்றும் கணிசமாக மேம்படுத்தப்பட்ட தயாரிப்புத் தரம் ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது. பல்லாயிரக்கணக்கான வாட்ஸ் சக்தி கொண்ட லேசர்களின் வருகையால், கப்பல் கட்டுதலுக்கான லேசர் வெட்டுதல் மற்றும் பற்றவைப்பில் இனி வரம்புகள் இல்லை, இது எதிர்கால மாற்றீட்டிற்கான பெரும் சாத்தியக்கூறுகளைத் திறக்கிறது.

சொகுசு உல்லாசக் கப்பல்கள், கப்பல் கட்டும் தொழிலின் உச்சமாகக் கருதப்படுகின்றன. பாரம்பரியமாக, இத்தாலியின் ஃபின்கான்டியரி மற்றும் ஜெர்மனியின் மேயர் வெர்ஃப்ட் போன்ற ஒரு சில கப்பல் கட்டும் தளங்களே இந்தத் துறையில் ஏகபோக உரிமையைக் கொண்டிருந்தன. கப்பல் கட்டுமானத்தின் ஆரம்ப கட்டங்களில், மூலப்பொருட்களைப் பதப்படுத்துவதற்காக லேசர் தொழில்நுட்பம் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்பட்டு வருகிறது. சீனாவின் முதல் உள்நாட்டில் தயாரிக்கப்பட்ட உல்லாசக் கப்பல், 2023-ஆம் ஆண்டின் இறுதிக்குள் அறிமுகப்படுத்தத் திட்டமிடப்பட்டுள்ளது. சைனா மெர்ச்சண்ட்ஸ் குழுமம், தங்களது உல்லாசக் கப்பல் உற்பத்தித் திட்டத்திற்காக நான்டாங் ஹைடாங்கில் ஒரு லேசர் பதப்படுத்தும் மையத்தின் கட்டுமானப் பணிகளையும் முன்னெடுத்துள்ளது. இதில், உயர் சக்தி கொண்ட லேசர் மூலம் மெல்லிய தகடுகளை வெட்டிப் பற்றவைக்கும் உற்பத்தி வரிசையும் அடங்கும். இந்தப் பயன்பாட்டுப் போக்கு, படிப்படியாகப் பொதுமக்களின் வர்த்தகக் கப்பல்களிலும் ஊடுருவும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. உலகில் அதிக கப்பல் கட்டும் ஆணைகளை சீனா கொண்டுள்ளது, மேலும் தடிமனான உலோகத் தகடுகளை வெட்டுவதிலும் பற்றவைப்பதிலும் லேசர்களின் பங்கு தொடர்ந்து வளரும்.

விண்வெளியில் 10kW+ லேசர்களின் பயன்பாடு

விண்வெளிப் போக்குவரத்து அமைப்புகளில் முதன்மையாக ராக்கெட்டுகள் மற்றும் வணிக விமானங்கள் அடங்கும், மேலும் எடையைக் குறைப்பது ஒரு முக்கியக் கருத்தாக உள்ளது. இது அலுமினியம் மற்றும் டைட்டேனியம் கலப்புலோகங்களை வெட்டுவதற்கும் பற்றவைப்பதற்கும் புதிய தேவைகளை விதிக்கிறது. உயர்-துல்லியமான பற்றவைப்பு மற்றும் வெட்டு இணைப்பு செயல்முறைகளை அடைவதற்கு லேசர் தொழில்நுட்பம் இன்றியமையாதது. 10kW+ உயர்-சக்தி லேசர்களின் வருகையானது, வெட்டும் தரம், வெட்டும் செயல்திறன் மற்றும் உயர்-ஒருங்கிணைப்பு நுண்ணறிவு ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் விண்வெளித் துறைக்கு விரிவான மேம்பாடுகளைக் கொண்டு வந்துள்ளது.

விண்வெளித் தொழில்துறையின் உற்பத்திச் செயல்பாட்டில், இயந்திர எரிப்பு அறைகள், இயந்திர உறைகள், விமானச் சட்டங்கள், வால் இறக்கைப் பலகைகள், தேன்கூடு போன்ற கட்டமைப்புகள் மற்றும் ஹெலிகாப்டர் பிரதான சுழலிகள் உட்பட, வெட்டுதல் மற்றும் பற்றவைத்தல் தேவைப்படும் பல பாகங்கள் உள்ளன. இந்தப் பாகங்களின் வெட்டுதல் மற்றும் பற்றவைத்தல் இடைமுகங்களுக்கு மிகவும் கடுமையான விதிமுறைகள் உள்ளன.

ஏர்பஸ் நிறுவனம் நீண்ட காலமாக உயர் சக்தி லேசர் தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி வருகிறது. A340 விமானத்தின் உற்பத்தியில், அனைத்து அலுமினிய கலப்புலோக உள் தடுப்புச் சுவர்களும் லேசர்களைப் பயன்படுத்தி பற்றவைக்கப்படுகின்றன. விமானத்தின் உடற்பகுதியின் வெளிப்புறப் பகுதிகள் மற்றும் நீளவாட்டுத் தாங்கிகளை லேசர் மூலம் பற்றவைப்பதில் ஒரு திருப்புமுனை முன்னேற்றம் ஏற்பட்டுள்ளது, இது ஏர்பஸ் A380 விமானத்தில் செயல்படுத்தப்பட்டுள்ளது. உள்நாட்டில் தயாரிக்கப்பட்ட C919 பெரிய விமானத்தை சீனா வெற்றிகரமாக சோதனை ஓட்டம் செய்துள்ளது, மேலும் அதை இந்த ஆண்டு வழங்கும். C929-இன் மேம்பாடு போன்ற எதிர்காலத் திட்டங்களும் உள்ளன. எதிர்காலத்தில் வர்த்தக விமானங்களின் உற்பத்தியில் லேசர்களுக்கு ஒரு முக்கிய இடம் இருக்கும் என்று கணிக்க முடிகிறது.

அணுமின் நிலையங்களைப் பாதுகாப்பாகக் கட்டுவதற்கு லேசர் தொழில்நுட்பம் உதவக்கூடும்.

அணுசக்தி என்பது ஒரு புதிய வகை தூய்மையான ஆற்றலாகும், மேலும் அணுமின் நிலையங்களைக் கட்டுவதில் அமெரிக்காவும் பிரான்சும் மிகவும் மேம்பட்ட தொழில்நுட்பத்தைக் கொண்டுள்ளன. பிரான்சின் மின்சாரத் தேவையில் சுமார் 70% அணுசக்தி மூலமே பூர்த்தி செய்யப்படுகிறது, மேலும் சீனா தனது அணுமின் நிலையங்களின் ஆரம்பக் கட்டங்களில் பிரான்சுடன் ஒத்துழைத்தது. அணுமின் நிலையங்களில் பாதுகாப்பு என்பது மிக முக்கியமான அம்சமாகும், மேலும் பாதுகாப்புப் பணிகளைக் கொண்ட பல உலோகக் கூறுகளை வெட்டவோ அல்லது பற்றவைக்கவோ வேண்டியுள்ளது.

சீனாவின் சுயமாக உருவாக்கப்பட்ட லேசர் நுண்ணறிவுத் தடமறிதல் MAG பற்றவைப்புத் தொழில்நுட்பம், தியான்வான் அணுமின் நிலையத்தின் 7 மற்றும் 8 ஆம் அலகுகளில் உள்ள எஃகு உள்வரி குவிமாடம் மற்றும் உருளைப் பகுதிகளில் பெருமளவில் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளது. முதல் அணுசக்தித் தரத்திலான ஊடுருவல் உறை பற்றவைப்பு ரோபோ தற்போது தயார் செய்யப்பட்டு வருகிறது.

லேசர் மேம்பாட்டுப் போக்கைப் பின்பற்றி, டெயு நிறுவனம் CWFL-60000 என்ற அதி உயர் சக்தி கொண்ட லேசரை அறிமுகப்படுத்தியது. ஃபைபர் லேசர் குளிரூட்டி .

டெயு, லேசர் மேம்பாட்டுப் போக்கிற்கு ஏற்ப, CWFL-60000 என்ற அதி உயர் சக்தி ஃபைபர் லேசர் குளிரூட்டியை உருவாக்கி உற்பத்தி செய்துள்ளது, இது வழங்குகிறது 60kW லேசர் உபகரணத்திற்கான நிலையான குளிரூட்டல் இரட்டை சுயாதீன வெப்பநிலை கட்டுப்பாட்டு அமைப்புடன், இது உயர்-வெப்பநிலை லேசர் தலை மற்றும் குறைந்த-வெப்பநிலை லேசர் மூலம் ஆகிய இரண்டையும் குளிர்விக்க வல்லது, லேசர் உபகரணங்களுக்கு நிலையான வெளியீட்டை வழங்குவதோடு, உயர்-சக்தி லேசர் வெட்டும் இயந்திரங்களின் வேகமான மற்றும் திறமையான செயல்பாட்டையும் திறம்பட உறுதி செய்கிறது.

லேசர் தொழில்நுட்பத்தில் ஏற்பட்ட திருப்புமுனை, லேசர் செயலாக்க உபகரணங்களுக்கான ஒரு பரந்த சந்தையை உருவாக்கியுள்ளது. சரியான கருவிகளைக் கொண்டு மட்டுமே கடுமையான சந்தைப் போட்டியில் ஒருவர் முன்னணியில் இருக்க முடியும். விண்வெளி, கப்பல் கட்டுமானம் மற்றும் அணுசக்தி போன்ற உயர்தரப் பயன்பாடுகளில் மாற்றம் மற்றும் மேம்படுத்தலின் தேவை இருப்பதால், தடிமனான எஃகுத் தகடுகளைச் செயலாக்குவதற்கான தேவை அதிகரித்து வருகிறது, மேலும் உயர் சக்தி லேசர்கள் இத்துறையின் விரைவான வளர்ச்சிக்கு உதவும். எதிர்காலத்தில், 30,000 வாட்களுக்கு மேல் சக்தி கொண்ட அதி உயர் சக்தி லேசர்கள், காற்றாலை மின்சாரம், நீர்மின்சக்தி, அணுசக்தி, கப்பல் கட்டுமானம், சுரங்க இயந்திரங்கள், விண்வெளி மற்றும் விமானப் போக்குவரத்து போன்ற கனரகத் தொழில் துறைகளில் முக்கியமாகப் பயன்படுத்தப்படும்.